(57)【要約】  スパークプラグ（１）は、押出し成形されることにより形成された工具係合部（１９）を有し、軸線（ＣＬ１）方向に延びる筒状の主体金具（３）を備える。工具係合部（１９）は、軸直交断面形状が複数の凸部及び凹部を交互に備えた１２ポイント形状をなす。軸線（ＣＬ１）と直交する断面において、各凸部の最も径方向外側に位置する部位を通る円の直径をＤ（ｍｍ）とし、各凹部の最も径方向内側に位置する部位を通る円の直径をｄ（ｍｍ）としたとき、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．７５を満たす。これにより、工具係合部が１２ポイント形状をなすスパークプラグにおいて、組付時における工具の滑りをより確実に抑制できるとともに、工具係合部を所望の形状により確実に形成することができる。
2011048882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出成形されることにより形成された工具係合部を具備する筒状の主体金具を備えるとともに、
前記工具係合部は、軸直交断面形状が複数の凸部及び凹部を交互に備えた１２ポイント形状をなすスパークプラグであって、
前記主体金具の軸線と直交する断面において、
前記各凸部の最も径方向外側に位置する部位を通る円の直径をＤ（ｍｍ）とし、
前記各凹部の最も径方向内側に位置する部位を通る円の直径をｄ（ｍｍ）としたとき、
０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．７５
を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記主体金具は、前記工具係合部よりも大径の大径部を有し、
前記大径部の外径をＡ（ｍｍ）としたとき、
０．６０≦（Ａ−Ｄ）／２≦１．００
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記工具係合部の形成位置における前記主体金具の内径をＢ（ｍｍ）としたとき、
１．３０≦（ｄ−Ｂ）／２≦１．４０
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記主体金具の内周側に固定される絶縁体を備えるとともに、
前記主体金具は、前記工具係合部の後端から後端側へと延び、前記絶縁体に直接又は間接的に係止されることで前記絶縁体を固定する加締部を有し、
前記工具係合部の形成位置における前記主体金具の内径をＢ（ｍｍ）とし、前記加締部の基端部の外径をＣ（ｍｍ）としたとき、
０．７０≦（Ｃ−Ｂ）／２≦１．００
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．６５
を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記主体金具は、前記工具係合部及び前記大径部間に位置する溝部を有し、
前記軸線に沿った前記溝部の長さをＨ（ｍｍ）とし、前記溝部の厚さをＴ（ｍｍ）としたとき、
Ｔ≧０．７、及び、３．０≦Ｈ／Ｔ≦５．５
を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具は、
前記工具係合部の先端側に位置し、前記工具係合部よりも大径の大径部と、
前記工具係合部及び前記大径部間に位置する溝部とを有し、
前記工具係合部、大径部、及び、溝部は、前記押出し成形によって前記工具係合部と同一の断面形状を有する多角柱部と、前記大径部と同一の断面形状を有し、前記多角柱部の先端に連接する円柱部とを形成した上で、前記多角柱部の先端部に加工を施すことにより形成されることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、例えば、内燃機関（エンジン）等の燃焼装置に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられる。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔の先端側に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。また、主体金具は、スパークプラグを燃焼装置に取付ける際に工具を係合するための工具係合部を有している。【０００３】
前記工具係合部としては、一般に断面六角形状をなすものが知られているが、近年では、外周側に複数の凸部（山部）及び凹部（谷部）を交互に備えてなる１２ポイント形状（「Ｂｉ−Ｈｅｘ形状」とも呼ばれる）のものが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。このように工具係合部を１２ポイント形状とすると、工具係合部を断面六角形状とした場合と比べて次のようなメリットが生じる。【０００４】
すなわち、近年のスパークプラグの小型化の要請から主体金具の細径化が行われ得る。ここで、強度維持等の観点から工具係合部の肉厚をある程度確保しなければならないところ、工具係合部が断面六角形状をなす場合には、主体金具の内径を十分に小さくする必要がある。ところが、主体金具の内径の小径化に伴い、主体金具に挿通される絶縁体を小径化せざるを得ず、その結果、絶縁体の耐電圧性能や機械的強度が低下してしまうおそれがある。これに対して、工具係合部を１２ポイント形状とすれば、主体金具を細径化するにあたって、主体金具の内径を過度に小径とすることなく、工具係合部の肉厚を十分に維持することができる。すなわち、工具係合部を１２ポイント形状とすることで、スパークプラグの小型化を図りつつ、絶縁体における耐電圧性能や機械的強度の低下を効果的に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６６３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、生産効率の面などを鑑みて、工具係合部を有する主体金具は一般に冷間鍛造加工（押出加工）を施すことにより形成されるのであるが、１２ポイント形状は比較的複雑な形状であるため、工具係合部を所望の形状に精度よく形成することが難しい。また、１２ポイント形状の工具係合部は、断面六角形状のものと比較して、その断面外周形状がより円形に近い。従って、スパークプラグを燃焼装置に取付ける際に、工具係合部に対して工具が滑ってしまいやすく、ひいてはスパークプラグの取付に支障が生じてしまうおそれがある。【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、工具係合部が１２ポイント形状をなすスパークプラグにおいて、取付時における工具の滑りをより確実に抑制できるとともに、工具係合部を所望の形状により確実に形成することができるスパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。【０００９】
構成１．本構成のスパークプラグは、押出成形されることにより形成された工具係合部を具備する筒状の主体金具を備えるとともに、
前記工具係合部は、軸直交断面形状が複数の凸部及び凹部を交互に備えた１２ポイント形状をなすスパークプラグであって、
前記主体金具の軸線と直交する断面において、
前記各凸部の最も径方向外側に位置する部位を通る円の直径をＤ（ｍｍ）とし、
前記各凹部の最も径方向内側に位置する部位を通る円の直径をｄ（ｍｍ）としたとき、
０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．７５
を満たすことを特徴とする。【００１０】
尚、「１２ポイント形状」とあるのは、外形が同軸同寸の２つの略正六角形を、その軸を中心に一方の略正六角形を３０度だけずらした上で重ね合わせた形状をいい、上述の通り、Ｂｉ−Ｈｅｘ形状ともいう。【００１１】
上記構成１によれば、工具係合部の各凸部のうち最も径方向外側に位置する部位を通る円（以下、「工具係合部の外接円」とも称す）の直径をＤ（ｍｍ）とし、工具係合部の各凹部のうち最も径方向内側に位置する部位を通る円（以下、「工具係合部の内接円」とも称す）の直径をｄ（ｍｍ）としたとき、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．７５を満たすように、工具係合部が形成されている。すなわち、（Ｄ−ｄ）／２を０．４５ｍｍ以上と十分に大きくし、工具係合部の外接円と内接円との径差を比較的大きくすることで、工具係合部に対する工具の係合強度を十分に確保することができる。その結果、スパークプラグの取付時において、工具係合部に対して工具が滑ってしまうことをより確実に防止できる。【００１２】
また、一般的に工具係合部は、内周が工具係合部に対応する形状とされた筒状の金型を所定の金属素材（主体金具となる）の外周に配置した上で、前記金属素材に押出加工を施し、金属素材の外周部分を前記金型の内周部分に圧接させることで形成される。ここで、本構成１によれば、（Ｄ−ｄ）／２を０．７５ｍｍ以下とすることで、押出成形時において、工具係合部の凸部に対応する金型の凹み部分の奥まで金属素材の肉をより確実に至らせることができる。その結果、工具係合部を所望の形状により確実に形成することができる。【００１３】
さらに、（Ｄ−ｄ）／２を０．７５ｍｍ以下とすることによって、前記金型の凹み部分の角度が過度に小さくなってしまう（急峻となってしまう）ことを防止でき、ひいては押出成形時において、金属素材から金型に対して過大な応力が加わってしまうことをより確実に防止できる。その結果、金型の長寿命化を図ることができ、生産性のより一層の向上を図ることができる。【００１４】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記主体金具は、前記工具係合部よりも大径の大径部を有し、
前記大径部の外径をＡ（ｍｍ）としたとき、
０．６０≦（Ａ−Ｄ）／２≦１．００
を満たすことを特徴とする。【００１５】
一般的に主体金具は、工具係合部よりも大径の大径部と、工具係合部及び大径部間に位置する比較的薄肉の溝部とを有する。当該溝部は、主体金具と絶縁体とを固定する加締加工を行ったときに、軸方向に沿って収縮変形し、これにより主体金具から絶縁体に対して軸力が与えられ、両者がより強固に固定される。【００１６】
また、主体金具は、軸方向に沿って所定の金属素材に押出加工を施し、概形を構成した後、切削加工等によって外形を整えることによって製造されるのが一般的である。より詳しくは、内周が工具係合部及び大径部に対応する形状に形成された金型を前記金属素材の外周に配置した上で、金属素材に軸方向に沿って押出加工を施し、金属素材の外周部分を前記金型の内周部分に圧接させることによって、工具係合部と同一の断面形状を有する多角柱部と、前記大径部と同一の断面形状を有し、前記多角柱部の先端に連接する円柱部とを形成する。そして、前記多角柱部の先端部に切削加工等の加工を施すことで溝部が形成されるとともに、さらに種々の加工を施すことにより工具係合部及び大径部を有する主体金具が製造される。【００１７】
このように主体金具の中間体においては、工具係合部に相当する部位（多角柱部）と大径部に相当する部位（円柱部）とが連接した状態で形成され得る。ところが、多角柱部（工具係合部）の外接円の直径と円柱部（大径部）の外径との径差について、本願発明者が鋭意検討したところ、両者の径差によっては工具係合部や大径部を所望の形状に形成できないおそれがあることが明らかとなった。すなわち、径差が大きい場合には、押出成形に際して、前記金型のうち円柱部に相当する部位へとより多くの肉を移動させる必要があり、その結果、前記金型のうち多角柱部（工具係合部）を形成する部位へと肉が移動しにくくなってしまう。そのため、多角柱部（工具係合部）を形成する肉が不足することとなってしまい、工具係合部（特に凸部）を所望の形状に形成できないおそれがある。一方で、径差が小さい場合には、押出成形後において、多角柱部（工具係合部）の外周形状が円柱部（大径部）の外周形状に現れやすくなってしまう。そのため、円柱部（大径部）を所望の形状（円筒状）に形成することができないおそれがある。【００１８】
この点、上記構成２によれば、主体金具の大径部の外径をＡ（ｍｍ）とし、工具係合部の外接円の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、０．６０≦（Ａ−Ｄ）／２≦１．００を満たすように両者の径差が設定されている。このため、工具係合部における凸部の肉不足や大径部の変形をより確実に防止することができ、両者を所望の形状により一層確実に形成することができる。【００１９】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記工具係合部の形成位置における前記主体金具の内径をＢ（ｍｍ）としたとき、
１．３０≦（ｄ−Ｂ）／２≦１．４０
を満たすことを特徴とする。【００２０】
上記構成３によれば、工具係合部の形成位置における主体金具の内径をＢ（ｍｍ）とし、工具係合部の内接円の直径をｄ（ｍｍ）としたとき、１．３０≦（ｄ−Ｂ）／２≦１．４０を満たすように両者の径差が設定されている。すなわち、（ｄ−Ｂ）／２を１．３０ｍｍ以上とすることで、工具係合部の肉厚を十分に確保することができる。これにより、例えば、工具係合部の後端側に位置する部位（加締部）を径方向内側へと倒し、絶縁体と主体金具とを固定する加締加工時など、工具係合部に対して大きな負荷が加わるときにおいて、工具係合部に割れや変形が生じてしまうことをより確実に防止することができる。【００２１】
さらに、（ｄ−Ｂ）／２を１．４０ｍｍ以下とすることで、各製品間において工具係合部や大径部の寸法にバラツキが発生してしまうことをより確実に防止できる。その結果、生産性の更なる向上を図ることができる。【００２２】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記主体金具の内周側に固定される絶縁体を備えるとともに、
前記主体金具は、前記工具係合部の後端から後端側へと延び、前記絶縁体に直接又は間接的に係止されることで前記絶縁体を固定する加締部を有し、
前記工具係合部の形成位置における前記主体金具の内径をＢ（ｍｍ）とし、前記加締部の基端部の外径をＣ（ｍｍ）としたとき、
０．７０≦（Ｃ−Ｂ）／２≦１．００
を満たすことを特徴とする。【００２３】
上記構成４によれば、工具係合部の形成位置における主体金具の内径をＢ（ｍｍ）とし、加締部の基端部の外径をＣ（ｍｍ）としたとき、０．７０≦（Ｃ−Ｂ）／２≦１．００を満たすように両者の径がそれぞれ設定されている。すなわち、（Ｃ−Ｂ）／２を０．７０ｍｍ以上とすることで、加締部の肉厚を十分に確保することができる。従って、加締部から絶縁体に対して加えられる軸力をより増大させることができ、主体金具と絶縁体との固定性をより向上させることができる。また、燃焼装置の動作等に伴う衝撃により加締部が戻り変形してしまうことを効果的に防止することができ、この点においても、主体金具と絶縁体との固定性向上を図ることができる。【００２４】
一方で、（Ｃ−Ｂ）／２は１．００ｍｍ以下とされており、加締部が過度に厚くなってしまうことが防止されている。このため、加締加工を行う際に、加締部の変形と合わせて工具係合部までもが変形してしまうという事態をより確実に防止することができる。【００２５】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．６５
を満たすことを特徴とする。【００２６】
上記構成５によれば、工具係合部の外接円の直径Ｄ（ｍｍ）、及び、内接円の直径ｄ（ｍｍ）について、（Ｄ−ｄ）／２≦０．６５を満たすように工具係合部が形成されている。従って、工具係合部をより一層確実に所期の形状に形成することができるとともに、金型の破損をより一層確実に防止することができ、加工性の更なる向上を図ることができる。【００２７】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記主体金具は、前記工具係合部及び前記大径部間に位置する溝部を有し、
前記軸線に沿った前記溝部の長さをＨ（ｍｍ）とし、前記溝部の厚さをＴ（ｍｍ）としたとき、
Ｔ≧０．７、及び、３．０≦Ｈ／Ｔ≦５．５
を満たすことを特徴とする。【００２８】
工具係合部と大径部との間に位置する溝部は、加締加工により軸方向に沿って収縮しつつ、径方向に沿って湾曲変形するが、径方向に沿った溝部の変形量が過度に大きいと、溝部の外径が工具係合部の凹部よりも径大になってしまい、工具係合部に工具を正しく係合することができないおそれがある。そこで、径方向に沿った溝部の変形量を小さくするために、溝部の長さを短くすることが考えられる。ところが、溝部の厚さに対して溝部の長さを過度に小さくしてしまうと、加締加工時に、径方向に沿った溝部の変形がほとんど生じなくなってしまう。その結果、溝部から工具係合部に加わる軸方向に沿った応力が増大してしまい、工具係合部に変形が生じてしまうこととなり得る。【００２９】
この点、上記構成６によれば、溝部の厚さＴが０．７ｍｍ以上と十分に厚くされており、加締加工時において、径方向に沿った溝部の変形量を比較的小さくすることができる。さらに、３．０≦Ｈ／Ｔとされ、溝部の厚さに対して溝部の長さがある程度の大きさ確保されているため、加締加工時に、溝部から工具係合部に対して軸方向に沿って過度に大きな応力が加わってしまうことを効果的に抑制できる。その結果、溝部の外径が過大となってしまうこと、及び、工具係合部における変形の双方をより確実に防止することができ、工具係合部に対して工具を正しく係合することがより確実に可能となる。【００３０】
尚、溝部の厚さに対して溝部の長さをある程度の大きさ確保することは、工具係合部の変形を防止するという点で効果的であるが、溝部の厚さに対して溝部の長さを過度に大きくしてしまうと、主体金具から絶縁体に対して与えられる軸力が低下してしまい、両者の間の気密性が損なわれてしまうおそれがある。【００３１】
この点を鑑みて、上記構成６によれば、Ｈ／Ｔ≦５．５を満たすように溝部の長さＨが設定されている。これにより、厚さＴが０．７ｍｍ以上とされることと相俟って、主体金具から絶縁体に与えられる軸力を十分に大きなものとすることができる。その結果、気密性の低下をより確実に防止することができる。【００３２】
構成７．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至６のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具は、
前記工具係合部の先端側に位置し、前記工具係合部よりも大径の大径部と、
前記工具係合部及び前記大径部間に位置する溝部とを有し、
前記工具係合部、大径部、及び、溝部は、前記押出し成形によって前記工具係合部と同一の断面形状を有する多角柱部と、前記大径部と同一の断面形状を有し、前記多角柱部の先端に連接する円柱部とを形成した上で、前記多角柱部の先端部に加工を施すことにより形成されることを特徴とする。【００３３】
上記各構成の技術思想を、上記構成７のようにスパークプラグの製造方法に具現化することとしてもよい。この場合には、上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】工具係合部の構成を示す端面断面図である。
【図３】主体金具の後端部の構成を示す拡大断面図である。
【図４】加締部の基端部を説明するための拡大断面模式図である。
【図５】主体金具の製造過程における第１金型等を示す断面図である。
【図６】主体金具の製造過程における第２金型等を示す断面図である。
【図７】主体金具の製造過程における第３金型等を示す断面図である。
【図８】主体金具の製造過程における第４金型等を示す断面図である。
【図９】（ａ）は、主体金具中間体の構成を示す正面図であり、（ｂ）は、主体金具中間体の構成を示す平面図である。
【図１０】主体金具等の構成を示す正面図である。
【図１１】係合性評価試験における試験方法を説明するためのインパクトレンチ等の構成を示す一部断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００３６】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁碍子（絶縁体）２、及び、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００３７】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された鍔部１１と、当該鍔部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれより細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、鍔部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００３８】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側にはＮｉ合金からなる中心電極５が挿入、固定されている。中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部分が絶縁碍子２の先端から突出している。
【００３９】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４０】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４１】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には径方向外側に膨出する大径部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための工具係合部１９（工具係合部１９の形状等については後に詳述する）が設けられている。また、工具係合部１９の後端側には絶縁碍子２を保持するための加締部２０が設けられている。加えて、大径部１６と工具係合部１９との間には、比較的薄肉に形成されるとともに、中央部が径方向外側に向けて湾曲する溝部２１が設けられている。
【００４２】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２２が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２２に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締部２０を形成することによって固定される。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２２間には、円環状の板パッキン２３が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００４３】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２４，２５が介在され、リング部材２４，２５間にはタルク（滑石）２６の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２３、リング部材２４，２５及びタルク２６を介して絶縁碍子２を保持している。
【００４４】
また、主体金具３の先端部には、Ｎｉ合金により構成されるとともに、略中間部分が曲げ返されて、先端部が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。また、当該接地電極２７の先端部と中心電極５の先端部との間には、火花放電間隙２８が形成されている。そして、火花放電間隙２８において、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。
【００４５】
加えて、本実施形態において、前記工具係合部１９は、図２に示すように、軸線ＣＬ１に直交する断面において、複数の凸部１９Ａ及び凹部１９Ｂを交互に備えた１２ポイント形状をなしている。さらに、工具係合部１９は、軸線ＣＬ１と直交する断面において、各凸部１９Ａのうち最も径方向外側に位置する部位を通る円（外接円）ＣＣの直径をＤ（ｍｍ）とし、各凹部１９Ｂのうち最も径方向内側に位置する部位を通る円（内接円）ＩＣの直径をｄ（ｍｍ）としたとき、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．７５〔好ましくは、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．６５〕を満たすように構成されている。尚、本実施形態においては、工具係合部１９の外接円の直径Ｄは、主体金具３の大径部１６の外径よりも小さくなるように構成されている。
【００４６】
加えて、図３に示すように、主体金具３の大径部１６の外径をＡ（ｍｍ）とし、工具係合部１９の形成された位置における主体金具３の内径をＢ（ｍｍ）としたとき、０．６０≦（Ａ−Ｄ）／２≦１．００、及び、１．３０≦（ｄ−Ｂ）／２≦１．４０を満たすように主体金具３が形成されている。
【００４７】
併せて、本実施形態においては、加締部２０の基端部の外径をＣ（ｍｍ）としたとき、０．７０≦（Ｃ−Ｂ）／２≦１．００とされている。尚、「加締部２０の基端部」とあるのは、図４に示すように、「軸線ＣＬ１を含む断面において、加締部２０の外周面と工具係合部１９の外周面との共通接線ＣＴを引き、前記加締部２０及び共通接線ＣＴの接点ＰＣ１と、工具係合部１９及び共通接線ＣＴの接点ＰＣ２との間において、主体金具３のうち前記共通接線ＣＴからの距離が最大となる部位」をいう。
【００４８】
また、本実施形態では、工具係合部１９のサイズが１４ｍｍ以下（例えば、１２ｍｍ以下）とされている。
【００４９】
さらに、軸線ＣＬ１に沿った溝部２１の長さをＨ（ｍｍ）とし、溝部２１の厚さをＴ（ｍｍ）としたとき、Ｔ≧０．７、及び、３．０≦Ｈ／Ｔ≦５．５を満たすように構成されている（図３参照）。尚、溝部２１の厚さが軸線ＣＬ１方向に沿って異なる場合において、「溝部２１の厚さ」とあるのは、軸線ＣＬ１方向に沿った溝部２１の先端と後端との中間部における主体金具３の厚さを意味する。
【００５０】
次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。
【００５１】
まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、Ｓ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材等からなる円柱状の金属素材を用意する。
【００５２】
次いで、図５に示す第１金型Ｍ１等を用いて、前記金属素材を冷間にて押出成形する。すなわち、第１金型Ｍ１は、軸線ＣＬ１方向に延び、後端側が大径に形成される一方で、先端側が小径に形成されたキャビティＣ１を有している。そして、キャビティＣ１の大径部分に前記金属素材を挿入し、キャビティＣ１の先端側に、筒状のスリーブＳ１、及び、当該スリーブＳ１に挿入され、スリーブＳ１のキャビティＣ１側の面よりも後端側に先端部が突出するピンＰＩ１を配置する。その上で、前記キャビティＣ１の大径部分とほぼ同一の外径を有するパンチＰＵ１をキャビティＣ１の後方側から挿入し、前記金属素材を軸線ＣＬ１方向先端側へと押出成形する。これにより、先端側が小径に形成されるとともに、先端部に穴部ＨＡ１を有する第１ワークＷ１が得られる。
【００５３】
次に、図６に示す第２金型Ｍ２を用いて、前記第１ワークＷ１を冷間にて押出成形する。すなわち、第２金型Ｍ２は、後端側が大径に形成される一方で、先端側が小径に形成されたキャビティＣ２を有している。そして、前記第１ワークＷ１をキャビティＣ２に後方側から挿入し、キャビティＣ２の先端側に筒状のスリーブＳ２、及び、当該スリーブＳ２に挿入され、スリーブＳ２のキャビティＣ２側の面よりも後端側に先端部が突出するピンＰＩ２を配置する。その上で、キャビティＣ２の大径部分の内径よりも小さい外径を有するパンチＰＵ２をキャビティＣ２の後方側から挿入する。これにより、第１ワークＷ１が押出成形され、先端側に穴部ＨＡ２を有し、後端側に穴部ＨＢ２を有する第２ワークＷ２が得られる。
【００５４】
次いで、図７に示す第３金型Ｍ３を用いて、前記第２ワークＷ２を冷間にて押出成形する。すなわち、第３金型Ｍ３は、後端側が大径に形成される一方で、先端側が小径に形成されたキャビティＣ３を有している。そして、キャビティＣ３に対して後方側から前記第２ワークＷ２を挿入するとともに、キャビティＣ３の先端側にスリーブＳ３、及び、先端部がスリーブＳ３よりも後端側に突出するピンＰＩ３を配置する。そして、キャビティＣ３の大径部分の内径よりも小さい外径を有し、外周に段差を有するパンチＰＵ３をキャビティＣ３の後方側から挿入する。これにより、第２ワークＷ２が押出成形され、先端側に穴部ＨＡ３を有し、後端側に穴部ＨＢ３を有する第３ワークＷ３が得られる。
【００５５】
次に、図８に示す第４金型Ｍ４を用いて、第３ワークＷ３を冷間にて押出成形する。すなわち、第４金型Ｍ４は、筒状の先端側金型Ｍ４１と、筒状の後端側金型Ｍ４２とが同軸状に一体化されてなり、軸線ＣＬ１方向に延びるキャビティＣ４を有している。ここで、後端側金型Ｍ４２の内周部分は、先端側が大径に形成される一方で、後端側が小径に形成されている。そして、大径部分の内周面は、前記大径部１６の形状に対応した円筒状に形成されている。一方で、小径部分の内周面のうち少なくとも先端側は、前記１２ポイント形状の工具係合部１９に対応する形状とされており、凸部１９Ａに対応する凹み部分と凹部１９Ｂに対応する突出部分とを有している。製造方法の説明に戻り、上述したキャビティＣ４に後方側から前記第３ワークＷ３を挿入するとともに、キャビティＣ４の先端側にスリーブＳ４、及び、先端部が前記スリーブＳ４よりも後端側に突出するピンＰＩ４を配置する。その上で、外周に段差を有するパンチＰＵ４をキャビティＣ４の後方側から挿入し、第３ワークＷ３の外周面を第４金型Ｍ４の内周面に圧接させる。これにより、図９に示すように、工具係合部１９と同一の断面形状を有する多角柱部３２と、前記大径部１６と同一の断面形状を有し、前記多角柱部３２の先端に連接する円柱部３３とを有する主体金具中間体３１が得られる。尚、主体金具中間体３１の先端側には穴部ＨＡ５が形成され、後端側には穴部ＨＢ５が形成されている（図８参照）。
【００５６】
その後、前記主体金具中間体３１の穴部ＨＡ５と、穴部ＨＢ５とを抜き打ちパンチ等により貫通させる。さらに、多角柱部３２の先端側などに切削加工等を施すことにより、図１０に示すように、大径部１６と工具係合部１９との間に円筒状の前記溝部２１が形成されるとともに、前記多角柱部３２が工具係合部１９に形成され、前記円柱部３３が大径部１６に形成される。
【００５７】
その後、主体金具中間体３１の先端面に、前記直棒状の接地電極２７を抵抗溶接する。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体３１の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。また、接地電極２７の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。
【００５８】
一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用い、成形用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。そして、得られた成形体に対し、研削加工が施され外形を整形した上で、焼成加工が施されることにより絶縁碍子２が得られる。
【００５９】
また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、Ｎｉ合金に鍛造加工や切削加工等を施すことにより中心電極５を作製する。
【００６０】
そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６が押圧された状態で、焼成炉内にて焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０の表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。
【００６１】
その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。尚、加締加工によって、前記溝部２１が径方向外側に湾曲することとなる。
【００６２】
そして最後に、接地電極２７の略中間部分を屈曲させることで、前記火花放電間隙２８を調整する加工が実施され、上述のスパークプラグ１が得られる。
【００６３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、工具係合部１９の外接円ＣＣの直径Ｄ（ｍｍ）と、工具係合部１９の内接円ＩＣの直径ｄ（ｍｍ）との間において、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．７５の関係式が満たされるように工具係合部１９が形成されている。すなわち、（Ｄ−ｄ）／２を０．４５ｍｍ以上と十分に大きくし、工具係合部１９の外接円ＣＣと内接円ＩＣとの径差を比較的大きくすることで、工具係合部１９に対する工具の係合強度を十分に確保することができる。その結果、スパークプラグ１の取付時において、工具係合部１９に対して工具が滑ってしまうことをより確実に防止できる。
【００６４】
また、（Ｄ−ｄ）／２を０．７５ｍｍ以下とすることで、押出成形時において、工具係合部１９の凸部１９Ａに対応する後端側金型Ｍ４２の凹み部分の奥まで第３ワークＷ３の肉をより確実に至らせることができる。その結果、工具係合部１９を所望の形状により確実に形成することができる。
【００６５】
さらに、（Ｄ−ｄ）／２を０．７５ｍｍ以下とすることによって、後端側金型Ｍ４２の凹み部分の角度が過度に小さくなってしまう（急峻となってしまう）ことを防止でき、ひいては押出成形時において、第３ワークＷ３から後端側金型Ｍ４２に対して過大な応力が加わってしまうことをより確実に抑制できる。その結果、後端側金型Ｍ４２の長寿命化を図ることができ、生産性のより一層の向上を図ることができる。
【００６６】
加えて、本実施形態によれば、主体金具３の大径部１６の外径Ａ（ｍｍ）、及び、工具係合部１９の外接円ＣＣの直径Ｄ（ｍｍ）との間で、０．６０≦（Ａ−Ｄ）／２≦１．００を満たすように両者の径差が設定されている。このため、工具係合部１９における凸部１９の肉不足や大径部１６の変形をより確実に防止することができ、両者を所望の形状により一層確実に形成することができる。
【００６７】
また、工具係合部１９の形成位置における主体金具３の内径Ｂ（ｍｍ）と、工具係合部１９の内接円ＩＣの直径ｄ（ｍｍ）との間において、１．３０≦（ｄ−Ｂ）／２≦１．４０を満たすように両者の径差が設定されている。すなわち、（ｄ−Ｂ）／２を１．３０ｍｍ以上とすることで工具係合部１９の肉厚を十分に確保することができ、工具係合部１９に対して大きな負荷が加わる加締加工時において、工具係合部１９に割れや変形が生じてしまうことをより確実に防止することができる。
【００６８】
さらに、（ｄ−Ｂ）／２を１．４０ｍｍ以下とすることで、各製品間において工具係合部１９や大径部１６の寸法にバラツキが発生してしまうことをより確実に防止できる。その結果、生産性の更なる向上を図ることができる。
【００６９】
併せて、主体金具３の内径Ｂ（ｍｍ）、及び、加締部２０の基端部の外径Ｃ（ｍｍ）について、０．７０≦（Ｃ−Ｂ）／２≦１．００を満たすように両者の径がそれぞれ設定されている。すなわち、（Ｃ−Ｂ）／２を０．７０ｍｍ以上とすることで、加締部２０の肉厚を十分に確保することができる。従って、加締部２０から絶縁碍子２に対して加えられる軸力をより増大させることができ、主体金具３と絶縁碍子２との固定性をより向上させることができる。また、燃焼装置の動作時における衝撃等により加締部２０が戻り変形してしまうことを効果的に防止することができ、この点においても、主体金具３と絶縁碍子２との固定性向上を図ることができる。
【００７０】
一方で、（Ｃ−Ｂ）／２は１．００ｍｍ以下とされており、加締部２０が過度に厚くなってしまうことが防止されている。このため、加締加工を行う際に、加締部２０の変形と合わせて工具係合部１９までもが変形してしまうという事態をより確実に防止できる。
【００７１】
加えて、溝部２１の厚さＴ（ｍｍ）、及び、溝部２１の長さＨ（ｍｍ）について、Ｔ≧０．７、及び、３．０≦Ｈ／Ｔ≦５．５を満たすように構成されている。これにより、加締加工時における工具係合部１９の変形防止が図られ、工具係合部１９をより確実に所望の形状とすることができる。また、主体金具３から絶縁碍子２に与えられる軸力を十分に大きなものとすることができ、絶縁碍子２と主体金具３との間において優れた気密性を確保することができる。
【００７２】
次に、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、係合性評価試験、及び、加工性評価試験を行った。
【００７３】
尚、係合性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、軸線と直交する断面において、工具係合部の外接円の直径Ｄ（ｍｍ）、及び、工具係合部の内接円の直径ｄ（ｍｍ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製した。そして、図１１に示すように、各サンプルを鉄製の試験台ＴＢに対して、インパクトレンチＩＷを用いて締付け、締付けに際してインパクトレンチＩＷと工具係合部１９との間で滑りが発生するか否かを確認した。ここで、インパクトレンチＩＷと工具係合部１９との間で滑りが発生したサンプルについては、係合強度が不十分であるとして「×」の評価を下す一方で、インパクトレンチＩＷと工具係合部１９との間で滑りが発生しなかったサンプルは、係合強度に優れるとして「○」の評価を下すこととした。尚、サンプルの締付けは、５秒間でインパクトレンチＩＷの回転数６０００ｒｐｍとして行った。
【００７４】
また、加工性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、前記直径Ｄ及び直径ｄが種々変更されるように、内周形状（特に多角柱部を形成する部位）を種々変更した後端側金型を複数用意した。そして、前記第３ワークに対して冷間にて押出加工を施し、主体金具中間体を形成する成形作業を各後端側金型について複数回に亘って行った。ここで、主体金具中間体の多角柱部（工具係合部）が所望の形状に形成されなかったり、或いは、比較的早い段階で後端側金型に破損が生じてしまったりした場合には、加工性に劣るとして「×」の評価を下すこととした。一方で、多角柱部（工具係合部）を所望の形状に形成することができ、多くの成形作業を行った後でも後端側金型に破損が生じなかった場合には、加工性に優れるとして「○」の評価を下すこととした。さらに、多角柱部（工具係合部）を所望の形状に形成することができ、後端側金型の破損がより一層生じにくかった場合には、加工性に極めて優れるとして「◎」の評価を下すこととした。
【００７５】
表１に、直径Ｄ、及び、直径ｄを種々変更した際における、係合性評価試験の試験結果、及び、加工性評価試験の試験結果を示す。尚、工具係合部（多角柱部）のサイズは、１２ｍｍ又は１４ｍｍとした。また、加工性評価試験における試験結果が「○」又は「◎」となった場合に、係合性評価試験を行うこととした。
【００７６】
【表１】
2011048882.tif 000003
【００７７】
表１に示すように、（Ｄ−ｄ）／２を０．４５ｍｍ未満としたものは、インパクトレンチＩＷと工具係合部との間に滑りが生じてしまい、係合強度が不十分なものとなってしまうことが分かった。
【００７８】
また、（Ｄ−ｄ）／２が０．７５ｍｍよりも大きくなるように内周形状を形成した後端側金型を用いた場合には、加工性に劣ることが明らかとなった。これは、（Ｄ−ｄ）を大きくするためには、後端側金型の内周部分のうち工具係合部の凸部に相当する凹み部分の角度を小さくする必要があるところ、凹み部分の角度を小さくしたことで、第３ワークを後端側金型の内周面に向かって押出したとしても、凹み部分の奥まで第３ワークの肉が至らなくなってしまったこと、また、第３ワークの肉を凹み部分の奥まで至らせることができたとしても、この場合には後端側金型に対して過大な応力が加わることとなってしまったことが原因であると考えられる。
【００７９】
これに対して、（Ｄ−ｄ）／２を０．４５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下としたものは、係合性及び加工性の双方に優れることが明らかとなった。これは、（Ｄ−ｄ）／２を０．４５ｍｍ以上と十分に大きくしたことで、工具係合部に対するインパクトレンチ等の工具の係合強度が十分に確保された一方で、（Ｄ−ｄ）／２を０．７５ｍｍ以下としたことで、第３ワークの肉を後端側金型の凹み部分の奥まで比較的容易に至らせることができ、さらに第３ワークから後端側金型に対して過度に大きな応力が加わってしまうことを効果的に抑制できたためであると考えられる。
【００８０】
また特に、（Ｄ−ｄ）／２を０．４５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下としたものは、係合性に優れるとともに、後端側金型の破損がより一層確実に防止され、加工性に一層優れることが確認された。
【００８１】
以上の試験結果より、工具係合部の係合性及び加工性の双方を向上させるべく、工具係合部の外接円の直径Ｄ（ｍｍ）及び工具係合部の内接円の直径ｄ（ｍｍ）については、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．７５の関係式を満たすように構成することが望ましいといえる。また、加工性の更なる向上を図るという観点からは、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．６５とすることがより望ましいといえる。
【００８２】
次いで、大径部の直径Ａ（ｍｍ）、及び、工具係合部の外接円の直径Ｄ（ｍｍ）が種々変更されるように、内周形状（特に円柱部や多角柱部を形成する部位）を種々変更した後端側金型を複数用意し、各後端側金型を用いて、成形性評価試験を行った。尚、成形性評価試験は、用意した各後端側金型を用いて、前記第３ワークを冷間にて押出加工を施し、主体金具中間体を形成する成形工程を複数回に亘って行うものである。当該試験において、円柱部及び多角柱部が所望の形状で形成された場合には、成形性に優れるとして「○」の評価を下すこととし、一方で、円柱部或いは多角柱部が所望の形状で形成されなかった場合（すなわち、円柱部の外周面に多角柱部の凸部から延びる歪みが現れたり、多角柱部の凸部が所望の形状に形成されなかったりした場合）には、成形性に劣るとして「×」の評価を下すこととした。表２に、直径Ａ及び直径Ｄの値等と、成形性評価試験の試験結果とを示す。尚、工具係合部のサイズは、１２ｍｍ又は１４ｍｍとした。
【００８３】
【表２】
2011048882.tif 000004
【００８４】
表２に示すように、（Ａ−Ｄ）／２が０．６０ｍｍ未満となるように内周部分が形成された後端側金型を用いた場合には、円柱部の外周面に多角柱部の凸部から延びる歪みが現れてしまい、成形性に劣ることが明らかとなった。これは、多角柱部の径（工具係合部の外接円の直径）と円柱部の径との差が小さすぎたため、円柱部の形成にあたり、多角柱部の外周形状が円柱部の外周部分に現れやすくなってしまったことによると考えられる。
【００８５】
また、（Ａ−Ｄ）／２が１．００ｍｍを超えるように内周部分が形成された後端側金型を用いた場合には、多角柱部の凸部を所望の形状に形成することができず、成形性に劣ることが分かった。これは、多角柱部の径（工具係合部の外接円の直径）に対して円柱部の径が大きすぎたことから、後端側金型のうち円柱部に相当する部位へとより多くの肉を移動させる必要があり、その結果、後端側金型のうち多角柱部に相当する部位へと肉が移動しにくくなったためであると考えられる。
【００８６】
これに対して、（Ａ−Ｄ）／２が０．６０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下となるように内周部分を形成した後端側金型を用いた場合には、多角柱部及び円柱部の双方を所望の形状に成形することができ、成形性に優れることが確認された。従って、押出成形時における主体金具の成形性を高めるべく、大径部の直径Ａ及び工具係合部の外接円の直径Ｄについては、０．６０≦（Ａ−Ｄ）≦１．００を満たすように構成することが望ましいといえる。
【００８７】
次に、軸線と直交する断面において、工具係合部の内接円の直径ｄ（ｍｍ）、及び、工具係合部の形成位置における主体金具の内径Ｂ（ｍｍ）を種々変更した主体金具のサンプルを作製し、各サンプルについて強度評価試験を行った。尚、強度評価試験は、各主体金具のサンプルと絶縁碍子とを固定する加締加工を行い、工具係合部における割れや変形の有無を確認するものである。ここで、工具係合部に割れや変形が確認された場合には、工具係合部の強度が不十分であるとして「×」の評価を下し、一方で、工具係合部に割れ等が確認されなかった場合には、工具係合部が十分な強度を有するとして「○」の評価を下すこととした。
【００８８】
さらに、前記直径ｄ及び直径Ｂが種々変更されるように、内周形状（特に多角柱部及び円柱部を形成する部位）を種々変更した後端側金型を複数用意し、各後端側金型を用いて上述の成形性評価試験を行った。ここで、円柱部及び多角柱部が所望の形状に形成された場合には、成形性に優れるとして「○」の評価を下すこととした。一方で、主体金具中間体の円柱部及び多角柱部がほぼ所望の形状に形成されていたものの、製造された複数の主体金具中間体の間において円柱部同士或いは角柱部同士において寸法に若干のバラツキがあった場合には、成形性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。
【００８９】
表３に、工具係合部の内接円の直径ｄ及び主体金具の内径Ｂの値と、強度評価試験及び成形性評価試験の試験結果とを示す。尚、工具係合部のサイズは、１２ｍｍ又は１４ｍｍとした。
【００９０】
【表３】
2011048882.tif 000005
【００９１】
表３に示すように、（ｄ−Ｂ）／２を１．３０ｍｍ未満とした主体金具のサンプルについては、加締加工を施した際に、工具係合部に割れや変形が生じてしまうことが明らかとなった。これは、工具係合部の肉厚が過度に薄くなってしまったことに起因すると考えられる。また、（ｄ−Ｂ）／２が１．４０ｍｍを超えるように内周部分が形成された後端側金型を用いた場合には、多角柱部や円柱部の寸法に多少のバラツキが生じてしまい、成形性に若干劣ることが分かった。
【００９２】
これに対して、（ｄ−Ｂ）／２を１．３０ｍｍ以上１．４０ｍｍ未満とした場合には、工具係合部が十分な強度を有するとともに、寸法バラツキを効果的に抑制できることが認められた。従って、工具係合部に十分な強度を確保しつつ、成形性の向上を図るという観点から、工具係合部の内接円の直径ｄ及び主体金具の内径Ｂについては、１．３０≦（ｄ−Ｂ）／２≦１．４０の関係式を満たすように構成することが望ましいといえる。
【００９３】
次いで、工具係合部の形成位置における主体金具の内径Ｂ（ｍｍ）、及び、加締部の基端部の外径Ｃ（ｍｍ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて耐衝撃評価試験を行った。尚、耐衝撃評価試験は、ＪＩＳ  Ｂ８０６１に規格された耐衝撃性試験を６０分間行った後、主体金具の加締部における緩みの有無を確認するものである。ここで、加締部に緩みが発生していた場合には、耐衝撃性が不十分であるとして「×」の評価を下すこととし、一方で、加締部に緩みが確認されなかった場合には、耐衝撃性に優れるとして「○」の評価を下すこととした。
【００９４】
さらに、前記主体金具の内径Ｂ、及び、加締部の基端部の外径Ｃを種々変更した主体金具のサンプルを作製し、各サンプルについて上述の強度評価試験を行い、工具係合部における変形の有無を確認した。ここで、工具係合部において変形が確認された場合には、加締加工を行うに当たって工具係合部の強度が不十分であるとして「×」の評価を下すこととし、一方で、工具係合部における変形が確認されなかった場合には、工具係合部は十分な強度を有するとして「○」の評価を下すこととした。
【００９５】
表４に、前記主体金具の内径Ｂ、及び、加締部の基端部の外径Ｃを種々変更したサンプルについての耐衝撃評価試験の試験結果、及び、強度評価試験の試験結果を示す。尚、工具係合部のサイズは、１２ｍｍ又は１４ｍｍとした。また、強度評価試験の試験結果が「○」となった場合に、耐衝撃性評価試験を行うこととした。
【００９６】
【表４】
2011048882.tif 000006
【００９７】
表４に示すように、（Ｃ−Ｂ）／２が１．００ｍｍを超えるものは、加締加工を行ったときに工具係合部が変形してしまうことが明らかとなった。これは、加締部の基端部が過度に厚かったため、加締部の変形に合わせて工具変形部が変形してしまったためであると考えられる。
【００９８】
また、（Ｃ−Ｂ）／２を０．７０ｍｍ未満としたものは、加締部に緩みが発生してしまい、主体金具と絶縁碍子との固定性が損なわれ得ることが分かった。これは、加締部の基端部が過度に薄かったため、衝撃により加締部が戻り変形しやすくなってしまったことが原因であると考えられる。
【００９９】
これに対して、（Ｃ−Ｂ）／２を０．７０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下としたものは、加締加工時における工具係合部の変形を抑制できるとともに、衝撃を受けた場合であっても、主体金具と絶縁碍子との間において強固な固定状態を維持できることが確認された。従って、工具係合部の変形を防止しつつ、優れた耐衝撃性を実現するという観点から、主体金具の内径Ｂ及び加締部の基端部の外径Ｃについては、０．７０≦（Ｃ−Ｂ）／２≦１．００の関係式を満たすように構成することが望ましいといえる。
【０１００】
次いで、溝部の厚さＴ（ｍｍ）、及び、溝部の長さＨ（ｍｍ）を種々変更した主体金具と絶縁碍子とを加締め加工により固定してなるスパークプラグのサンプルについて、工具係合部に対する工具の係合性を評価するとともに、各サンプルに対して気密性評価試験を行った。尚、係合性の評価は、工具係合部に対して工具が正常に係合できるか否かにより行い、工具を正常に係合できた場合には「○」の評価を下し、工具の係合に不具合が生じた場合には「×」の評価を下すこととした。また、気密性評価試験においては、各サンプルに対して、ＪＩＳ  Ｂ８０３１の７．４に規定される耐衝撃性試験（サンプルを所定の試験装置に取付け、毎分４００回の割合で衝撃を与える試験）を３０分間行った後、同規格の７．５に規定される気密性試験（サンプルを１５０℃の雰囲気中に３０分間保った後、サンプルの先端部に１．５ＭＰａの空気圧を加える試験）を行った。ここで、絶縁碍子及び主体金具間からの空気の漏れが確認されなかったサンプルは、気密性に優れるとして「○」の評価を下し、一方で、空気の漏れが確認されたサンプルは、気密性に劣るとして「×」の評価を下すこととした。表５に、各サンプルにおける、係合性に関する評価、及び、気密性の評価を示す。
【０１０１】
【表５】
2011048882.tif 000007
【０１０２】
表５に示すように、Ｔ≧０．７ｍｍとしつつ、３．０≦Ｈ／Ｔを満たすことで、工具係合部に対して工具を正常に係合できることが明らかとなった。これは、Ｔ≧０．７としたことで、径方向に沿った溝部の変形量を比較的小さくできたこと、及び、３．０≦Ｈ／Ｔとしたことで、加締加工時に溝部から工具係合部に加わる軸方向に沿った応力を効果的に低減でき、工具係合部の変形を抑制できたことによると考えられる。
【０１０３】
また、Ｔ≧０．７ｍｍとしつつ、Ｈ／Ｔ≦５．５としたサンプルは、優れた気密性を有することが確認された。これは、厚さＴをある程度の大きさ確保しつつ、厚さＴに対する長さＨの過大を防止したことで、主体金具から絶縁体に与えられる軸力を十分に大きくできたことによると考えられる。
【０１０４】
以上の試験結果より、工具係合部に対してより確実に工具を係合可能としつつ、優れた気密性を実現するためには、Ｔ≧０．７ｍｍ、及び、３．０≦Ｈ／Ｔ≦５．５を満たすように構成することが好ましいといえる。
【０１０５】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【０１０６】
（ａ）上記実施形態では、工具係合部１９のサイズが１４ｍｍ以下とされているが、工具係合部１９のサイズはこれに限定されるものではない。
【０１０７】
（ｂ）上記実施形態では、主体金具３のサイズ（径）について特に規定していないが、上述したように工具係合部を１２ポイント形状とすることは、特に小径化された主体金具において有意である。従って、例えば、ねじ部１５のねじ径がＭ１２以下とされた主体金具において、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。
【０１０８】
（ｃ）上記実施形態において、工具係合部１９の凸部１９Ａのうち最も径方向外側に位置する部位は角張った形状とされているが、当該部位の形状はこれに限定されるものではない。従って、例えば、当該部位を面取り形状としたり、断面湾曲形状（Ｒ形状）としてもよい。この場合には、工具係合部１９の外接円の直径Ｄを比較的容易に減少させることができ、工具係合部１９について、より容易に、０．４５≦（Ｄ−ｄ）／２≦０．７５（０．６５）の関係式を満たすものとすることができる。また、前記部位を面取り形状や断面湾曲形状とするにあたっては、凸部１９Ａを形作る部位を面取り形状等に対応する形状に構成した後端側金型を用いることとしてもよい。このような後端側金型を用いることで、工具係合部をより一層確実に所望の形状に形成できるとともに、押出成形時において金型に加わる応力を低減させることができ、その結果、生産性の更なる向上を図ることができる。
【０１０９】
（ｄ）上記実施形態では特に記載していないが、中心電極５の先端部及び接地電極２７の先端部の少なくとも一方に貴金属合金（例えば、Ｐｔ合金やＩｒ合金等）からなる貴金属チップを設けることとしてもよい。
【０１１０】
（ｅ）上記実施形態では、主体金具３の先端部に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
【符号の説明】
【０１１１】
１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
１６…大径部
１９…工具係合部
１９Ａ…凸部
１９Ｂ…凹部
２０…加締部
２１…溝部
３２…多角柱部
３３…円柱部
ＣＬ１…軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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